(57)【要約】【課題】トナーを使用して画像を形成する画像形成装置において、画像の形成に消費されるトナーの量を精度よく算出する。【解決手段】色変換部１１４において、ＲＧＢ画像データをトナー色に対応するＣＭＹＫ画像データに色変換した直後の画像データ（入力画像データ）が、第１のカウンタ２０１により積算される。階調補正部１１５およびハーフトーニング部１１６を経てデータ処理された後の出力画像データが、第２のカウンタ２０２により積算される。データ処理の内容に応じてＣＰＵ１１１から出力される選択情報に基づいて、２つのカウンタの出力のうち一方が選択される。選択された１ページ分の積算値に係数Ｋ0を乗じオフセット値Ｃoffを加算した値をトナー消費量とする。【選択図】図４
2007114594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵トナーを使用して画像を形成する画像形成装置において、
トナー色に対応する入力画像データにデータ処理を施して、所定の階調再現特性を得るために必要な出力画像データを生成するデータ処理手段と、
前記出力画像データに対応する画像を形成する像形成手段と、
前記入力画像データまたは前記出力画像データのうち、前記データ処理の態様に応じて選択した一方の値を積算し、その積算値に基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記データ処理手段は、前記入力画像データに対してスクリーン処理を含む前記データ処理を実行し、
前記トナー消費量算出手段は、前記データ処理手段において適用された処理スクリーンの種類に応じて、前記入力画像データと前記出力画像データとの選択を行う請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
トナー色が互いに異なる複数のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成モードと、単一色のトナー像からなるモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モードとを実行可能に構成された請求項１に記載の画像形成装置において、
前記データ処理手段は、前記カラー画像形成モードと前記モノクロ画像形成モードとの間で異なる態様の前記データ処理を行う一方、
前記トナー消費量算出手段は、前記出力画像データが、前記カラー画像形成モードまたは前記モノクロ画像形成モードのいずれに対応したものであるかに応じて、前記入力画像データと前記出力画像データとの選択を行う請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー消費量算出手段は、前記出力画像データが前記カラー画像形成モードに対応したものであるときには前記入力画像データを選択する一方、前記出力画像データが前記モノクロ画像形成モードに対応したものであるときには前記出力画像データを選択する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記データ処理手段は、前記入力画像データに対し、前記像形成手段のガンマ特性を補償するためのガンマ補正処理を含む前記データ処理を行って前記出力画像データを生成するように構成され、
前記トナー消費量算出手段は、前記データ処理手段によるデータ処理特性に応じて、前記入力画像データと前記出力画像データとの選択を行う請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー消費量算出手段は、前記入力画像データと前記出力画像データとの相関性に応じて、前記入力画像データと前記出力画像データとの選択を行う請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー消費量算出手段は、前記入力画像データを選択したときには、前記データ処理手段によるデータ処理特性に基づき前記入力画像データを補正した値に基づき前記トナー消費量を算出する請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー消費量算出手段は、前記入力画像データと前記出力画像データとの選択を画像１ページ単位で行う請求項１ないし７のいすれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
内蔵トナー色に対応する入力画像データにデータ処理を施して、所定の階調再現特性を得るために必要な出力画像データを生成し、該出力画像データに対応する画像を形成する画像形成装置における、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出方法であって、
前記入力画像データまたは前記出力画像データのうち、前記データ処理の態様に応じて選択した一方の値を積算し、その積算値に基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出する
ことを特徴とするトナー消費量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トナーを使用して画像を形成する画像形成装置において、画像の形成に消費されるトナーの量を算出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ装置など、トナーを使用して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置においては、トナー補給などメンテナンスの都合上、トナーの消費量あるいは残量を把握する必要がある。そこで、トナーの消費量を精度よく求めるための技術（以下、「トナーカウント技術」という）が従来より提案されている。例えば、特許文献１に記載のトナー消費量検出方法では、多階調表現された印刷ドットの階調値を１ページ分積算し、その積算値に所定の係数を乗じるとともに、画像形成に寄与せずに消費されるトナー量に相当するオフセット量を加えることにより、トナー消費量を求めている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６２８００号公報（段落００１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の画像形成装置では一般的に、所定の画像品質を得るため、入力された画像データに対してデータ処理を行っている。このようなデータ処理は、最終的に記録媒体上に形成される画像の濃度を所期の濃度に制御することを目的として行われる。一方、画像を構成するトナーの量と、その画像濃度との間には非線形な相関性があることが知られている。そのため、画像データと、当該画像データに対応する画像を構成するトナー量との間の関係も非線形となる場合がある。
【０００５】
上記従来技術の場合について言えば、各印刷ドットそれぞれに与えられた階調値はあくまで記録媒体上において所期の濃度が得られるように調整されたものであるから、上記のような非線形性を考慮すると、印刷ドットの値とトナー消費量とが比例するとは必ずしも言えない。しかしながら、上記従来技術ではこのような特性が十分に考慮されておらず、トナー消費量の算出精度の点で改善の余地が残されていた。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナーを使用して画像を形成する画像形成装置において、画像の形成に消費されるトナーの量を精度よく算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる画像形成装置は、内蔵トナーを使用して画像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、トナー色に対応する入力画像データにデータ処理を施して、所定の階調再現特性を得るために必要な出力画像データを生成するデータ処理手段と、前記出力画像データに対応する画像を形成する像形成手段と、前記入力画像データまたは前記出力画像データのうち、前記データ処理の態様に応じて選択した一方の値を積算し、その積算値に基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかるトナー消費量算出方法は、内蔵トナー色に対応する入力画像データにデータ処理を施して、所定の階調再現特性を得るために必要な出力画像データを生成し、該出力画像データに対応する画像を形成する画像形成装置における、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出方法であって、上記目的を達成するため、前記入力画像データまたは前記出力画像データのうち、前記データ処理の態様に応じて選択した一方の値を積算し、その積算値に基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出することを特徴としている。
【０００９】
画像データに基づいてトナー消費量を算出するにあたっては、データ処理前の入力画像データを積算する方法と、データ処理後の出力画像データを積算する方法とが考えられる。本願発明者がこれら２つの算出方法の間で算出精度を比較したところ、形成する画像の内容によって、前者の方が精度がよい場合と、その逆の場合とがあることが明らかになった。つまり、入力画像データ、出力画像データのいずれがより高い相関性でトナー消費量を表しているかは、形成される画像の内容により異なる。そして、出力画像データを生成するためのデータ処理の態様によって、いずれの算出方法が高精度であるかをある程度判断できることがわかった。そこで、この発明では、入力画像データおよび出力画像データのうち一方をデータ処理の態様に応じて選択し、選択されたデータに基づいてトナー消費量を算出するようにした。こうすることにより、形成すべき画像の内容によらず、トナー消費量を精度よく求めることが可能となる。
【００１０】
例えば、入力画像データに対してスクリーン処理を含むデータ処理を実行する装置においては、適用された処理スクリーンの種類に応じて、入力画像データと出力画像データとの選択を行うことができる。スクリーンの種類が異なれば出力画像データに与えられる階調再現特性も異なるので、入力画像データ、出力画像データのいずれがトナー消費量と高い相関性を持つかは、スクリーンの種類次第である。そこで、トナー消費量の算出に使用する画像データをスクリーンの種類に応じて選択することにより、トナー消費量を精度よく求めることができる。
【００１１】
また、トナー色が互いに異なる複数のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成モードと、単一色のトナー像からなるモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モードとを実行可能に構成された装置であって、カラー画像形成モードとモノクロ画像形成モードとの間で異なる態様のデータ処理が行われる場合には、出力画像データがカラー画像形成モードまたはモノクロ画像形成モードのいずれに対応したものであるかに応じて、入力画像データと出力画像データとの選択を行うようにしてもよい。なお、入力画像データの内容（カラー画像形成モード、モノクロ画像形成モードのいずれに対応しているか）に基づいて選択を行うようにしてもよいのであるが、例えばカラー画像に対応する入力画像データを強制的にモノクロ画像として出力する場合もありうるので、少なくともこのような場合には出力画像データの内容に基づく選択をするのが好ましい。
【００１２】
より具体的には、例えば、出力画像データがカラー画像形成モードに対応したものであるときには入力画像データを選択する一方、出力画像データがモノクロ画像形成モードに対応したものであるときには出力画像データを選択することができる。カラー画像においては中間調の再現性、つまり入力画像データにより表される階調性がそのまま出力画像に再現されることが重視されるから、トナー消費量と入力画像データとの相関性が高い。一方、モノクロ画像においては、高い画像コントラストが求められる場合が多いので、入力画像データにより表される階調性よりも濃淡が強調された出力画像データの方が、トナー消費量との間により高い相関性を有している。したがって、カラー画像については入力画像データを、モノクロ画像については出力画像データを選択してトナー消費量の算出に用いることにより、いずれの画像についても精度よくトナー消費量を求めることができる。
【００１３】
また、入力画像データに対し、装置のガンマ特性を補償するためのガンマ補正処理を含むデータ処理を行って出力画像データを生成するように構成された装置においても、本発明を適用することができる。このような装置においては、装置のガンマ特性の変動に起因してデータ処理の内容も変化する。その結果、入力画像データと出力画像データとのうちいずれがトナー消費量との間に高い相関性を示すかについては予断が難しい。したがって、ガンマ補正処理を含むデータ処理特性に応じて、いずれを選択するかを決めるのが望ましい。例えば、データ処理の前後における画像データの変化、つまり入力画像データと出力画像データとの相関性に応じて、いずれの画像データを選択するかを決めることができる。  ところで、入力画像データを選択してトナー消費量を算出する場合においては、データ処理の特性に基づき入力画像データを補正するようにしてもよい。入力画像データとトナー消費量とが高い相関性を有する場合であっても、両者が完全に比例するわけではなく、データ処理が加えられた結果としてそのデータ処理に内容に対応する非線形性が現れる場合がある。したがって、必要に応じて入力画像データを補正することで、このような非線形性にも対応することができる。なお、入力画像データの補正は、積算の前後いずれで行ってもよい。すなわち、補正された入力画像データを積算する方法および入力画像データの積算値を補正する方法のいずれを採ってもよい。
【００１４】
なお、トナー消費量を算出する際に用いる画像データの選択は、適宜の単位で、例えば画像１ページ単位で行うことができる。形成される画像の内容は、１ページ単位で切り替わることが多いからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１はこの発明を好適に適用することのできる画像形成装置の構成例を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００１６】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。
【００１７】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００１８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００１９】
各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。そして、各現像器に設けられたコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋのうち必要に応じて選択された１つと、本体側に設けられたコネクタ１０９とが互いに接続され、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１とメモリ９１〜９４との間で通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がＣＰＵ１０１に伝達されるとともに、各メモリ９１〜９４内の情報が更新記憶される。なお、ＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間の通信は、上記のようにコネクタによる機械的接触によって行うものに限定されず、例えば無線通信などの非接触通信手段によってもよい。
【００２０】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００２１】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。
【００２２】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００２３】
また、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０およびクリーナ７６が設けられている。濃度センサ６０は、必要に応じ、中間転写ベルト７１上に形成されるトナー像を構成するトナー量を光学的に検出する。すなわち、濃度センサ６０は、トナー像に向けて光を照射するとともに該トナー像からの反射光を受光し、その反射光量に応じた信号を出力する。クリーナ７６は、中間転写ベルト７１に対し離当接自在に構成され、必要に応じて中間転写ベルト７１に当接することで、該ベルト７１上の残留トナーを掻き落とす。
【００２４】
また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００２５】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００２６】
図３はこの装置における信号処理ブロックを示す図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ１００などの外部装置から画像信号が入力されると、メインコントローラ１１がその画像信号に対し所定の信号処理を施す。メインコントローラ１１は、色変換部１１４、階調補正部１１５、ハーフトーニング部１１６、パルス変調部１１７、階調補正テーブル１１８および補正テーブル演算部１１９などの機能ブロックを備えている。
【００２７】
また、エンジンコントローラ１０は、図２に示すＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０６、ＲＡＭ１０７以外に、露光ユニット６に設けられたレーザ光源を駆動するためのレーザドライバ１２１と、濃度センサ６０の検出結果に基づきエンジン部ＥＧのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部１２３を備えている。
【００２８】
なお、メインコントローラ１１およびエンジンコントローラ１０においては、これらの各機能ブロックはハードウェアにより構成されてもよく、またＣＰＵ１１１、１０１により実行されるソフトウェアによって実現されてもよい。
【００２９】
ホストコンピュータ１００から画像信号が与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１４がその画像信号に対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データへ変換する。この色変換部１１４では、入力ＲＧＢ階調データは例えば１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。色変換部１１４から出力されるＣＭＹＫ階調データは階調補正部１１５に入力される。
【００３０】
この階調補正部１１５は、色変換部１１４から入力された各画素のＣＭＹＫ階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部１１５は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル１１８を参照し、その階調補正テーブル１１８にしたがい、色変換部１１４からの各画素の入力ＣＭＹＫ階調データを、補正された階調レベルを示す補正ＣＭＹＫ階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部ＥＧのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。
【００３１】
このパルス変調部１１７に入力されたハーフトーニング後のＣＭＹＫ階調データは、各画素に付着させるべきＣＭＹＫ各色の印刷ドットのサイズおよびその配列を示す多値信号であり、かかるデータを受け取ったパルス変調部１１７は、そのハーフトーンＣＭＹＫ階調データを用いて、エンジン部ＥＧのＣＭＹＫ各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ１２１が露光ユニット６の半導体レーザをＯＮ／ＯＦＦ制御して各色成分の静電潜像を感光体２２上に形成する。このようにして画像信号に対応した画像形成を行う。
【００３２】
また、この種の画像形成装置では、装置のガンマ特性が装置個体ごとに、また同一の装置においてもその使用状況によって変化する。そこで、このようなガンマ特性のばらつきが画像品質に及ぼす影響を除くため、所定のタイミングで、前記した階調補正テーブル１１８の内容を画像濃度の実測結果に基づいて更新する階調制御処理を実行する。
【００３３】
この階調制御処理では、各トナー色毎に、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用の階調パッチ画像がエンジン部ＥＧによって中間転写ベルト７１上に形成され、各階調パッチ画像の画像濃度を濃度センサ６０が読み取り、その濃度センサ６０からの信号に基づき階調特性検出部１２３が各階調パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性（エンジン部ＥＧのガンマ特性）を作成し、メインコントローラ１１の補正テーブル演算部１１９に出力する。そして、補正テーブル演算部１１９が、階調特性検出部１２３から与えられた階調特性に基づき、実測されたエンジン部ＥＧの階調特性を補償して理想的な階調特性を得るための階調補正テーブルデータを計算し、階調補正テーブル１１８の内容をその計算結果に更新する。こうして階調補正テーブル１１８を変更設定する。こうすることで、この画像形成装置では、装置のガンマ特性のばらつきや経時変化によらず、安定した品質で画像を形成することができる。
【００３４】
次に、このように構成された画像形成装置において、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナーカウンタ２００の動作および構成について説明する。図３に示すように、この画像形成装置では、エンジンコントローラ１０にトナーカウンタ２００が設けられている。
【００３５】
画像データに基づき、画像を構成する各印刷ドットの階調値をカウントすることでトナー消費量を算出する技術としては、ＲＧＢ色からＣＭＹＫ色への色変換直後の画像データをカウントするもの（以下、「第１のカウント技術」と称する）と、該画像データに対し階調補正やハーフトーニング処理など各種のデータ処理を施した後の画像データをカウントするもの（以下、「第２のカウント技術」と称する）とが考えられる。なお、以下では、メインコントローラ１１の色変換部１１４から階調補正部１１５へ入力される画像データを「入力画像データ」と称する一方、ハーフトーニング部１１６から出力されるデータ処理後の画像データを「出力画像データ」と称することとする。
【００３６】
上記した２つのトナーカウント技術のうち、色変換直後の入力画像データをカウントする技術（第１のカウント技術）においては、その後のデータ処理や装置のガンマ特性に起因する非線形性が加えられるため、算出の精度を上げることが難しいと考えられてきた。そこで、一般的には、データ処理後の出力画像データをカウントする第２のカウント技術が従来から採用されてきた。
【００３７】
しかしながら、本願発明者が種々の画像について、画像データに基づくカウント値から求めた計算上のトナー消費量と、その実測値とを比較する実験を行ったところ、画像の内容によっては、第１のカウント技術による計算結果の方が、より実測値に近い値を示す場合があることがわかった。より具体的には、テキストや図表などラインを主体とする画像においては第２のカウント技術の方が高い精度が得られる一方、写真やイラストなど中間調を多用する画像については、第１のカウント技術の方が高い精度が得られた。
【００３８】
このことから、第１および第２のカウント技術を併用し、これらを状況により適宜切り換えながらカウントすることによって、トナー消費量の算出精度をさらに向上させることが期待される。この点に鑑み、本発明にかかるトナーカウンタ２００については、色変換直後の画像データ（入力画像データ）と、階調補正およびハーフトーニング処理後の出力画像データとの双方を入力しておき、状況に応じてそれらのうち一方の画像データを選択し積算するように構成した。
【００３９】
図４は本発明にかかるトナーカウンタの構成の第１実施形態を示す図である。図３のトナーカウンタ２００の第１実施形態としてのトナーカウンタ２００ａは、メインコントローラ１１の色変換部１１４から階調補正部１１５に入力される入力画像データを入力される第１のカウンタ２０１と、ハーフトーニング部１１６から出力される出力画像データを入力される第２のカウンタ２０２とを備えている。各カウンタ２０１、２０２は、入力された画像データにより表される、各印刷ドットの階調値を積算カウントする。すなわち、第１のカウンタ２０１は、色変換直後の画像データにより表される各印刷ドットの階調値を積算カウントする。また、第２のカウンタ２０２は、階調補正およびハーフトーニング処理後の画像データにより表される各印刷ドットの階調値を積算カウントする。画像１ページ分のデータが積算されると、両カウンタはそれぞれに保存された積算値を出力する。
【００４０】
第１および第２のカウンタ２０１、２０２からの出力はそれぞれ選択スイッチ２０３に接続されている。選択スイッチ２０３は、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１から与えられる選択情報に基づいて、第１および第２カウンタからの出力のうち一方を選択する。選択されたカウンタ出力（積算値）に対して、１階調値あたりのトナー付着率に相当する所定の係数Ｋ0が乗じられる。その結果は、画像１ページ分のトナー消費量に対応する値となる。この値に、所定のオフセット値Ｃoffを加算する。
【００４１】
このオフセット値Ｃoffとは、与えられた画像データに対応した画像形成に寄与しない形で消費されたトナー量に相当する値である。このようなトナーとしては、現像ローラ４４から離脱し、感光体２２に付着してカブリを生じさせたり装置内部に飛散するトナーや、装置の性能維持のための制御動作において装置内部で消費されるトナーなどがある。この実施形態における各種のパッチ画像の形成に消費されるトナーもこれに含まれる。このようにして消費されるトナーの量は装置の稼働時間や画像形成枚数、装置の動作条件などと相関があるので、エンジンコントローラ１０により管理されているこれらの情報に基づいて、当該期間におけるトナー消費量を推定しオフセット値Ｃoffとし、画像データに対応するトナー消費量にこのオフセット値を加算した合計を装置全体としてのトナー消費量とする。
【００４２】
こうして求められたトナー消費量については、エンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１が管理しており、必要に応じて、ＲＡＭ１０７あるいは各現像器４Ｙ等のメモリ９１等に記憶させる。また、求められたトナー消費量の値から各現像器のトナー残量を推定することが可能であり、現像器内のトナー残量が所定値以下まで減少したと判断されるときには表示部１２に現像器の交換を促すメッセージを表示させるなど、装置の消耗品管理に役立てることができる。
【００４３】
次に、ＣＰＵ１１１からトナーカウンタ２００ａに送られる選択情報について説明する。ＣＰＵ１１１は、メインコントローラ１１におけるデータ処理の内容に基づいて、いずれのカウンタからの出力を選択するかを決定し、その結果を選択情報として選択スイッチ２０３に与える。この実施形態では、ハーフトーニング部１１６において行われるスクリーン処理に適用されたスクリーンの種類によって、カウンタの出力が選択される。
【００４４】
図５は２種類のスクリーンによる階調再現特性の違いを示す図である。形成すべき画像が写真やイラストなどである場合には、中間調の再現性が重要であるので、図５のカーブ（ａ）に示すように、入力階調値と出力階調値との関係がほぼ線形となるようなスクリーン（階調優先スクリーン）がハーフトーニング部１１６において適用される。この場合には、トナー消費量は入力階調値に概ね比例することとなる。
【００４５】
一方、テキストや図表からなる画像の場合には、図５のカーブ（ｂ）に示すように、解像度を優先してより画像コントラストを強調したスクリーン（解像度優先スクリーン）が適用される。この結果、図５のカーブ（ｂ）に示す解像度優先のスクリーンが適用された場合、高階調値域でのトナー消費量が多めになる傾向を示す。
【００４６】
図６は選択情報の内容を示す図である。この画像形成装置では、形成すべき画像がカラー画像であるときには、各トナー色の画像データにスクリーン処理を施すに際し、上記した階調優先スクリーンを適用する。フルカラーが必要とされるのは写真などのイメージ画像である場合が多く、またテキスト主体の画像であっても、正確な色表現のためには中間調の再現性が重要となるからである。一方、形成すべき画像がブラック色によるモノクロ画像である場合には、テキストを主体とする画像である場合が多いので、原則として上記した解像度優先スクリーンを適用する。ただし、外部装置から与えられた画像形成指令が、当該画像がグレースケールである旨の指定を含むものであった場合に限り、階調優先スクリーンを適用する。
【００４７】
これに伴って、ＣＰＵ１１１は適用されるスクリーンに応じた選択情報を出力する。すなわち、図６に示すように、形成すべき画像がカラー画像であるとき、第１のカウンタ２０１からの出力が選択されるような選択情報を出力する。また、形成すべき画像がモノクロ画像であり、しかもグレースケール指定があるときにも同様とする。一方、形成すべき画像がモノクロ画像であってグレースケールの指定がなければ、第２のカウンタ２０２からの出力が選択されるような選択情報を出力する。
【００４８】
この結果、カラー画像の場合およびモノクロ画像であってグレースケール指定がある場合には、色変換直後の画像データ（入力画像データ）に基づいてトナー消費量が算出される。一方、グレースケール指定のないモノクロ画像については、階調補正およびハーフトーニング処理後の出力画像データに基づいてトナー消費量が算出される。このように、データ処理の態様に応じて、より具体的には、当該画像がカラー／モノクロのいずれとして処理されるか、あるいは適用されるスクリーンの種類に応じて２つの画像データを使い分けることにより、この実施形態では、トナー消費量を精度よく求めることができる。
【００４９】
なお、図５のカーブ（ａ）に示すように、階調優先スクリーンが適用された場合には入力階調値と出力階調値はほぼ比例するから、この場合にも第２のカウンタ２０２の出力を選択してよいようにも思われる。しかし、このようにすることは好ましくない。というのは、データ処理後の出力画像データには装置のガンマ特性を補償するための階調補正特性が加えられているからである。すなわち、この装置では、装置のガンマ特性と、階調補正部１１５により与えられる補正特性とが互いにキャンセルされることで、装置のガンマ特性の影響が画像品質に現れるのを防止している。このような補正特性は、トナー消費量算出の観点から見ると余分な特性であり、却って算出精度を低下させる原因となってしまうことがある。
【００５０】
次に、図４のトナーカウンタ２００ａにおいて、２つのカウンタからの出力を選択する他の方法について説明する。この方法は、装置のガンマ特性のばらつきあるいは経時的な変動が大きい場合に特に適した方法である。前述したように、この画像形成装置では、装置のガンマ特性を補償することを目的として、階調パッチ画像の形成とその濃度検出を行っている。階調パッチ画像は、階調値を多段階に変化させながら形成した画像である。そして、画像濃度の濃度検出結果を階調値に対してプロットすると、装置のガンマ特性に対応する特性曲線が得られる。
【００５１】
図７はガンマ特性の例を示す図である。カーブ（ａ）に示すように、ほぼ直線的なガンマ特性を有する装置においては、出力画像データとトナー消費量との間にもほぼ線形の関係が成り立っていると見ることができる。したがって、このような場合には、出力画像データからトナー消費量を求めることができる。一方、カーブ（ｂ）のように、ガンマ特性が直線から大きく外れている場合には、出力画像データとトナー付着量との間に大きな乖離があることが推測される。このような場合には、入力画像データからトナー消費量を求めるのが好ましい。
【００５２】
図８は階調補正特性の一例を示す図である。階調補正部１１５においては、装置のガンマ特性を補償するため、入力階調値と出力階調値との間に例えば図８の実線で示す関係（階調補正特性）が与えられる。ここで、装置のガンマ特性がデータの階調値に対し線形に近いほど、階調補正特性も直線に近くなる。したがって、階調補正処理の前後での画像データを比較することで、ガンマ特性の直線からの乖離の程度を推定することができる。すなわち、ある入力階調値Ｌ0に対する出力階調値Ｌ1と、入力階調値Ｌ0との間の差ΔＬが小さければガンマ特性のうねりが小さく、一方、この値ΔＬが大きければ、ガンマ特性が直線から外れて大きくうねっていることを示す。
【００５３】
そこで、ＣＰＵ１１１においては、例えば値ΔＬが所定値以下であれば、トナーカウンタ２００ａに設けられた２つのカウンタのうち出力画像データをカウントする第２のカウンタ２０２からの出力を選択すればよい。逆に、値ΔＬが所定値以上であれば、入力画像データをカウントする第１のカウンタ２０１からの出力を選択するようにすればよい。このような方法によっても、トナー消費量を精度よく求めることが可能となる。
【００５４】
ところで、この種の画像形成装置においては、画像を構成するトナーの量がある程度以上になれば、それ以上にトナーを増やしても画像濃度はあまり上昇しない。
【００５５】
図９はトナー付着量と画像濃度との関係を示す図である。より詳しくは、シートＳ上に画像を転写したときのトナーの付着量と画像濃度との関係を示す図である。図９に示すように、トナー付着量を増やしていくと画像濃度は概ねこれに比例して増加するが、トナー付着量がある程度より大きくなると画像濃度の上昇は鈍り、最終的には飽和してほとんど変化しなくなる。これは、シートＳの表面がトナーに覆われてしまうとその部分の画像濃度はほぼトナーの色合いとなり、それ以上にトナーの量を増やしても画像濃度は高くならないからである。このことは、特に階調値の高い領域では、階調値の増加に対する画像濃度の増分が小さくなることを示している。
【００５６】
この画像形成装置では、このような特性を考慮した上で階調補正処理およびハーフトーニング処理を行うことにより、入力画像データと最終的な画像濃度との間に一定の相関性が維持されている。つまり、ハーフトーニング部１１６から出力される出力画像データには、図９の特性が加味されている。したがって、出力画像データの積算値を用いる限りにおいては、図９の特性を考える必要はない。その一方、入力画像データを積算してトナー消費量を求める場合には、図９の特性を考慮するのが好ましい。すなわち、入力画像データを積算してトナー消費量を求める場合には、図９の特性を考慮した補正を加えることが好ましい。次に説明するトナーカウンタ２００の第２実施形態２００ｂは、この点を考慮したものである。
【００５７】
図１０は本発明にかかるトナーカウンタの構成の第２実施形態を示す図である。このトナーカウンタ２００ｂでは、メインコントローラ１１の色変換部１１４からの入力画像データが、補正用テーブル２１５を伴ったデータ補正部２１４を介して第１のカウンタ２１１に与えられる点で、第１実施形態のトナーカウンタ２００ａとは相違している。その他の基本的に同じである。すなわち、第１のカウンタ２１１、第２のカウンタ２１２および選択スイッチ２１３は、それぞれ第１実施形態のトナーカウンタ２００ａにおける第１のカウンタ２０１、第２のカウンタ２０２および選択スイッチ２０３に相当するものであり、その機能も相当する第１実施形態の構成と同じである。
【００５８】
図１１は補正用テーブルの補正特性の一例を示す図である。図９の特性から、高階調値域では画像濃度の増分が小さくなる。これを補って階調値に対する画像濃度の増分を確保するようにデータ処理を行うと、特に高階調値域ではトナー消費量が多めになる。図１１の特性はこれを模式的に表現したものであり、補正用テーブル２１４にはこの特性がテーブル化されて保存されている。データ補正部２１４は、入力される入力画像データから補正用テーブル２１４を参照して、入力画像データがある階調値以上の値を有している場合、出力値を強制的に最大値（１００％，数値にして２５５）に補正することによって、高階調域でのトナー消費量の増加分を計算に組み入れるようにしている。こうすることで、入力画像データに基づくトナー消費量の算出精度をさらに向上させることができる。
【００５９】
次に、この発明にかかるトナーカウンタの第３実施形態について説明する。上記した第１および第２実施形態のトナーカウンタでは、２つのカウンタ出力の選択を、メインコントローラ１１におけるデータ処理の内容に応じてＣＰＵ１１１から与えられる選択情報に基づいて行っている。これに対して、以下に説明する第３実施形態のトナーカウンタでは、ハーフトーニング部１１６から出力される出力画像データを解析することによってメインコントローラ１１におけるデータ処理の内容を推測し、その結果に基づいて、２つのカウンタ出力の選択を行う。
【００６０】
図１２は本発明にかかるトナーカウンタの構成の第３実施形態を示す図である。第３実施形態のトナーカウンタ２００ｃにも、第１のカウンタ２２１、第２のカウンタ２２２および選択スイッチ２２３が設けられる。これらの機能は第１実施形態において相当する構成と同一である。一方、この実施形態のトナーカウンタ２００ｃには、ハーフトーニング部１１６からの出力画像データを入力された第３のカウンタ２２４と、その出力を受けて選択スイッチ２２３に選択情報を出力する判定部２２５とがさらに設けられている。
【００６１】
第３のカウンタ２２４は、出力画像データにより表される各印刷ドットの階調値を積算する第２のカウンタ２２２とは異なり、出力画像データにより表される各印刷ドットのうち、所定の階調値を有するドットの出現個数をカウントする。ここでは、１ページの画像に含まれる印刷ドットのうち、階調値が１０％ないし９０％の範囲内にあるものの個数をカウントする。そして、判定部２２５は第３のカウンタ２２４の出力を受けて、階調値が上記範囲に該当するドットの出現頻度を判定する。出現頻度は、階調値０を含めた全印刷ドット数に対する上記範囲に該当する印刷ドット数、または、ドット全体のうち階調値０のものを除いた個数に対する上記範囲に該当する印刷ドット数として定義することができるが、後者のものがより好ましい。
【００６２】
図１３は画像内容と階調値ごとの印刷ドットの出現個数との関係を示す図である。写真やイラストなどからなる画像の場合には、図１３（ａ）にその一例を示すように、中間的な階調値を持つ印刷ドットが多く現れ、最大階調値（１００％）の印刷ドットの出現頻度は低い。その一方、テキストや図表などラインを主体とする画像においては、図１３（ｂ）に示すように、最大階調値（１００％）および階調値０の印刷ドットが多く現れる一方、中間的な階調値を持つ印刷ドットの個数は僅かである。このような差異は、元の画像データ自体がそのようなドット構成を有していることに加えて、画像の内容に応じたスクリーンが適用されてデータ処理が行われるためである。
【００６３】
したがって、出力画像データにおける印刷ドットの階調値の分布の様子から、当該画像がどのようなデータ処理により作成されたものであるかを推定することが可能である。この実施形態の判定部２２５では、上記した階調値１０ないし９０％の印刷ドットの出現頻度が所定値以上であるときには第１のカウンタ２２１が選択され、所定値以下であるときには第２のカウンタ２２２が選択されるように、選択スイッチ２２３に対して選択情報を出力するように構成されている。こうすることにより、上記各実施形態と同様に、データの内容に応じてカウンタを選択することができ、トナー消費量を精度よく求めることが可能となる。
【００６４】
なお、印刷ドットの出現頻度を求めるにあたっては、階調値０のドットを総数から除外するのが好ましいことを前述した。これは、無地の部分、つまり画像の背景に相当する部分を含めることによって生じる誤判定を回避するためである。写真画像が形成される場合であっても、１ページのうちの一部にのみに画像が形成されるような場合には、画像領域以外の無地の領域、つまり階調値０のドットにより占められる領域が多くなる。このような領域を除外することによって、有効な画像部分のみについて判定を行うことができるので、誤判定が生じる確率を低くすることができる。
【００６５】
以上のように、これらの実施形態では、色変換直後の画像データ（入力画像データ）と、階調補正およびハーフトーニング処理後の画像データ（出力画像データ）とをそれぞれ個別に積算カウントしておき、入力画像データから出力画像データを得るために施されたデータ処理の内容に応じてこれらのカウント値の一方を選択し、選択した方の積算値に基づいてトナー消費量を求めている。こうすることにより、これらの実施形態では、画像の形成に消費されるトナーの量を精度よく求めることが可能となっている。
【００６６】
２つのカウント値の選択は、例えば形成される画像の内容（カラー／モノクロ）や、適用されるスクリーンの種類、パッチ画像の濃度検出結果に基づき行うことができる。これらの情報は、装置を制御する上で当然に必要な情報であり、そのような情報に基づいてカウンタの選択を行うことは、処理を簡略化する上で好都合である。また、画像データの内容を解析した結果に基づいて、カウント値の選択を行うことも可能である。
【００６７】
以上説明したように、上記各実施形態においては、メインコントローラ１１の各処理ブロックのうち階調補正部１１５およびハーフトーニング部１１６が本発明の「データ処理手段」として機能している。また、エンジン部ＥＧが本発明の「像形成手段」として機能している。また、上記各実施形態では、トナーカウンタ２００ａ、２００ぼよび２００ｃがそれぞれ本発明の「トナー消費量算出手段」として機能している。さらに、上記各実施形態においては、色変換部１１４から出力される色変換後の画像データが本発明の「入力画像データ」に相当する一方、ハーフトーニング部１１６から出力される画像データが本発明の「出力画像データ」に相当している。
【００６８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態では、ホストコンピュータからＲＧＢ画像データを受信してトナー色（ＣＭＹＫ）に色変換した後の画像データに基づいてトナー消費量を求めているが、例えばモノクロ画像の場合であってブラック色に対応する画像データのみが送信される場合など、もともとトナー色に対応した画像データが送られてくる場合には、当然に色変換を行うことなくそのままトナー消費量算出に供することができる。
【００６９】
また、上記各実施形態では、画像１ページ単位でトナー消費量を求めているが、これに限定されるものではなく、例えばジョブ単位や、１ページをさらに細かく分割したブロック単位でトナー消費量を求めるようにしてもよい。
【００７０】
また、上記各実施形態では、入力画像データおよび出力画像データをそれぞれ個別にカウントするカウンタを設け、その出力側で一方の値を選択してトナー消費量の算出に用いるようにしているが、カウンタの入力側で画像データを選択するようにしてもよい。
【００７１】
また、上記第１実施形態では、スクリーンの種類を２種類としたが、スクリーンの種類や数はこれに限定されず、任意である。
【００７２】
また、上記第３実施形態では、階調値１０ないし９０％のドットの出現頻度によりカウンタを選択するようにしているが、他の基準、例えば１００％階調値を有するドットの出現頻度によってカウンタを選択するようにしてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施形態の構成に限定されず、例えばブラック色トナーに対応した現像器のみを備えモノクロ画像を形成する装置や、中間転写ベルト以外の転写媒体（転写ドラム、転写シートなど）を備える装置、さらには複写機、ファクシミリ装置など他の画像形成装置に対しても、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明を好適に適用することのできる画像形成装置の構成例を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】この装置における信号処理ブロックを示す図。
【図４】本発明にかかるトナーカウンタの構成の第１実施形態を示す図。
【図５】２種類のスクリーンによる階調再現特性の違いを示す図。
【図６】選択情報の内容を示す図。
【図７】ガンマ特性の例を示す図。
【図８】階調補正特性の一例を示す図。
【図９】トナー付着量と画像濃度との関係を示す図。
【図１０】本発明にかかるトナーカウンタの構成の第２実施形態を示す図。
【図１１】補正用テーブルの補正特性の一例を示す図。
【図１２】本発明にかかるトナーカウンタの構成の第３実施形態を示す図。
【図１３】画像内容と階調値ごとの印刷ドットの出現個数との関係を示す図。
【符号の説明】
【００７５】
１１５…階調補正部（データ処理手段）、  １１６…ハーフトーニング部（データ処理手段）、  ２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…トナーカウンタ（トナー消費量算出手段）、  ＥＧ…エンジン部（像形成手段）、  Ｓ…シート（記録媒体）
【図１】
2007114594.tif 000003
【図２】
2007114594.tif 000004
【図３】
2007114594.tif 000005
【図４】
2007114594.tif 000006
【図５】
2007114594.tif 000007
【図６】
2007114594.tif 000008
【図７】
2007114594.tif 000009
【図８】
2007114594.tif 000010
【図９】
2007114594.tif 000011
【図１０】
2007114594.tif 000012
【図１１】
2007114594.tif 000013
【図１２】
2007114594.tif 000014
【図１３】
2007114594.tif 000015